基于CPLD的電動自行車充電系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)

　　電動車由于具有無廢氣污染、無噪音、輕便美觀等特點(diǎn)，受到眾多使用者的青睞。但使用中也暴露出它的局限性，那就是蓄電池的容量決定了它的使用范圍，而且存在充電時間長的缺點(diǎn)。目前隨著電動自行車的發(fā)展，急需解決的問題就是如何實(shí)現(xiàn)快速靈活的充電。

　　隨著電子技術(shù)、可編程邏輯器件(FPGA,CPLD)、EDA技術(shù)的飛速發(fā)展，基于硬件編程語言的自上而下(TOP-TO-DOWN)設(shè)計(jì)方法給數(shù)字系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)帶來了革命性變革，僅使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的傳統(tǒng)方法正在被越來越多的以MCU+FPGA/CPLD為核心的最新設(shè)計(jì)理念取代。采用這種混合設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)是兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)，電路結(jié)構(gòu)簡單，這給數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的方便。利用CPLD控制的靈活性很容易對電路進(jìn)行在線修改，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)字邏輯控制，這極大地?cái)U(kuò)展了單片機(jī)的功能。而且由于硬件編程語言的靈活性及CPLD具有的在系統(tǒng)編程(In-SystemProgram)特點(diǎn)，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)研制周期。基于上述思想，研發(fā)了基于SPCE061A和CPLD的電動自行車充電系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)組成及功能

　　該充電系統(tǒng)由凌陽SPCE061A單片機(jī)、充電器、按鍵、CPLD、ACM12864液晶顯示器、上位機(jī)、語音電路等組成。充電器采用恒流、恒壓、浮充三階段充電方法對蓄電池進(jìn)行充電。SPCE061A單片機(jī)控制六個充電器對六個蓄電池同時進(jìn)行充電，同時檢測各個充電器的恒流、恒壓、浮充三個充電狀態(tài)，并通過ACM12864液晶顯示器顯示各充電器的工作狀態(tài)。通過按鍵選擇各充電器的工作與停止，并可根據(jù)不同需要選擇快速充電工作方式或普通充電工作方式，對蓄電池進(jìn)行充電。系統(tǒng)上電進(jìn)入工作狀態(tài)后，當(dāng)單片機(jī)檢測到蓄電池已充滿的信號或發(fā)生其他緊急情況所產(chǎn)生的信號時，可以自動關(guān)閉充電器，實(shí)現(xiàn)充電器操作智能化。利用凌陽SPCE061A單片機(jī)的語音功能對充電過程中所出現(xiàn)的故障進(jìn)行語音提示，使設(shè)計(jì)更人性化，便于操作。充電系統(tǒng)可以和上位機(jī)進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)，有利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。其系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

　　1.2 液晶顯示電路的設(shè)計(jì)

　　顯示部分采用ACM12864C液晶顯示器，該模塊價格低。控制器為KS0107和KS0108，工作溫度范圍：0℃~50℃，儲存溫度范圍：-20℃~70℃，自帶負(fù)電壓發(fā)生電路，單+5V供電，帶背光，可與各種微處理器直接接口，數(shù)據(jù)讀寫操作不受外部時鐘控制，不帶漢字庫，占空比為1/64，外部共有20條引腳來進(jìn)行外部接口。ACM12864C能夠充分滿足漢字顯示的要求。通過必要的程序設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)在充電過程中通過對充電器恒流、恒壓、浮充等信號的采集，在ACM12864液晶顯示器上實(shí)時動態(tài)地顯示電池狀態(tài)。SPCE061A與ACM12864的接口如圖2所示。